JP2003166660A

JP2003166660A - 流体制御弁

Info

Publication number: JP2003166660A
Application number: JP2001365933A
Authority: JP
Inventors: Yoji Mori; 洋司森; Satoru Isayama; 覚諫山; Yuji Matsuoka; 祐二松岡; Shigeharu Suzuki; 茂晴鈴木
Original assignee: CKD Corp
Current assignee: CKD Corp
Priority date: 2001-11-30
Filing date: 2001-11-30
Publication date: 2003-06-13

Abstract

(57)【要約】【課題】接ガス部の浸食とガスの透過を防止するとと
もに、大型化・コスト高を抑えること。【解決手段】流体制御弁の金属製の接ガス部１６は、
静電ガン１４でフッ素樹脂の粉体１５を粉体静電塗装す
ることにより、フッ素樹脂コーティングされいる。これ
により、接ガス部１６の隅々までフッ素樹脂１５が塗ら
れると同時に、金属製の接ガス部１６の全表面におい
て、薄膜性・均一性・付着性に優れたフッ素樹脂１５の
層が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、浸食の防止がなさ
れた流体制御弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体製造装置の材料ガス供給シ
ステムや廃ガス処理システムなどにおいては、遮断弁
や、圧力制御弁、真空弁、ガス弁、集積弁、手動弁、空
気圧駆動弁、電磁駆動弁、モータ駆動弁などの多数の流
体制御弁が使用されている。そして、それらの殆どの流
体制御弁では、材料ガスや廃ガスなどによる浸食を防止
するため、接ガス部の材質として、ステンレス鋼やフッ
素樹脂を採用している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、半導体
製造装置のうち、例えば、酸化拡散炉やＣＶＤ装置の材
料ガス供給システムや廃ガス処理システムにおいては、
同一配管内に水と塩酸が流れる可能性があるので、接ガ
ス部の材質がステンレス鋼である流体制御弁であって
も、接ガス部が浸食されるおそれがあった。また、その
一方で、接ガス部の材質がフッ素樹脂である流体制御弁
を使用する場合では、接ガス部の浸食は防止できるもの
の、接ガス部の材質がステンレス鋼である流体制御弁と
比べて、大型化・コスト高となり、さらに、正圧領域の
条件下では、材料ガスや廃ガスが外部に透過するおそれ
があり、また、高真空領域の条件化では、外気が内部に
透過して、真空度が上がらなくなるといった問題点があ
った。

【０００４】そこで、本発明は、上述した問題点を解決
するためになされた流体制御弁であり、接ガス部の浸食
とガスの透過を防止するとともに、大型化・コスト高を
抑えることを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に成された請求項１に係る発明は、流体制御弁であっ
て、金属製の接ガス部にフッ素樹脂を粉体静電塗装する
ことにより、前記接ガス部をフッ素樹脂コーティングし
たこと、を特徴としている。また、請求項２に係る発明
は、請求項１に記載する流体制御弁であって、前記接ガ
ス部の外部シール材としてべローズが用いられたこと、
を特徴としている。また、請求項３に係る発明は、請求
項１に記載する流体制御弁であって、前記接ガス部の外
部シール材としてダイアフラムが用いられたこと、を特
徴としている。

【０００６】また、請求項４に係る発明は、請求項１乃
至請求項３のいずれか一つに記載する流体制御弁であっ
て、前記接ガス部の材質がステンレス鋼であること、を
特徴としている。また、請求項５に係る発明は、請求項
１乃至請求項３のいずれか一つに記載する流体制御弁で
あって、前記接ガス部の材質がアルミニウム又はアルミ
ニウム合金であること、を特徴としている。また、請求
項６に係る発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか一
つに記載する流体制御弁であって、半導体製造装置の酸
化拡散炉又はＣＶＤ装置で使用されること、を特徴とし
ている。

【０００７】このような特徴を有する本発明の流体制御
弁では、金属製の接ガス部にフッ素樹脂を粉体静電塗装
することにより、接ガス部をフッ素樹脂コーティングし
ており、接ガス部の隅々までフッ素樹脂が塗られると同
時に、金属製の接ガス部の全表面にフッ素樹脂の層が形
成されるので、接ガス部の浸食とガスの透過を防止する
ことができ、さらに、フッ素樹脂コーティングされた接
ガス部の強度を金属で保持することが可能となって、フ
ッ素樹脂の層を僅かにすることができるので、大型化・
コスト高を抑えることもできる。

【０００８】また、金属製の接ガス部の外部シール材が
べローズ又はダイアフラムである場合には、金属製の接
ガス部の外部シール材が開閉動作時に伸縮するので、金
属製の接ガス部の外部シール材の全表面に形成されたフ
ッ素樹脂の層に亀裂・剥離などが発生するおそれがある
が、この点、本発明の流体制御弁では、粉体静電塗装に
よるフッ素樹脂コーティングを用いて、金属製の接ガス
部の外部シール材の全表面にフッ素樹脂の層を形成して
おり、金属製の接ガス部の外部シール材の全表面に形成
されたフッ素樹脂の層は薄膜性・均一性・付着性に優れ
ていることから、亀裂・剥離などの発生を防止すること
ができる。

【０００９】また、半導体製造装置の酸化拡散炉又はＣ
ＶＤ装置では、接ガス部の材料がステンレス鋼である流
体制御弁や、接ガス部の材料がフッ素樹脂である流体制
御弁が多く使用されており、接ガス部の浸食とガスの透
過を防止する要請や、大型化・コスト高を抑える要請が
強いことから、本発明の流体制御弁を、半導体製造装置
の酸化拡散炉又はＣＶＤ装置で使用すれば、上述した効
果は大きく発揮されることになる。

【００１０】尚、金属製の接ガス部の材料には、例え
ば、ステンレス鋼や、アルミニウム、アルミニウム合金
などがあるが、その他の金属材料であってもよい。ま
た、本発明の流体制御弁では、耐食性に優れているので
あれば、接ガス部の一部に非金属製のもの（フッ素樹脂
コーティングされない部分）が用いられていてもよい。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照にして説明する。先ず、始めに、本実施の形態の
流体制御弁が多く使用されている半導体製造装置の材料
ガス供給システム及び廃ガス処理システムの概要につい
て説明する。図２は、半導体製造装置の酸化拡散炉の材
料ガス供給システム及び廃ガス処理システムの概要を示
した図である。

【００１２】図２に示すように、ＤＲＡＭやＬＳＩなど
の半導体素子が製造される酸化拡散炉の反応室２１に対
しては、集積弁Ｖ１，Ｖ２や、ダイアフラム弁Ｖ４を介
して、材料ガスや窒素ガスが流入できるようになってい
る。また、酸化拡散炉の反応室２１に対しては、ダイア
フラム弁Ｖ６を介して、水分発生機２２が接続されてい
る。尚、水分発生機２２は、場合によっては取り付けな
いことがある。

【００１３】また、酸化拡散炉の反応室２１は、圧力制
御弁であるベローズ弁Ｖ１０を介して、ポンプ２３に接
続されている。この点、酸化拡散炉の反応室２１とポン
プ２３の間には、センサーＶＧ，ＶＧ，ＲＳＷを保護す
るためのベローズ弁Ｖ７，Ｖ８，Ｖ９と、ベローズ弁Ｖ
１０をバイパスするためのベローズ弁Ｖ１１，Ｖ１２，
Ｖ１３が設けられている。さらに、ポンプ２３は、ベロ
ーズ弁Ｖ１４，Ｖ１５を介して、図示しない排気ダクト
に接続されている。

【００１４】すなわち、図２の半導体製造装置の酸化拡
散炉の材料ガス供給システム及び廃ガス処理システムに
おいては、多くのダイアフラム弁Ｖ４，Ｖ６と、多くの
ベローズ弁Ｖ７，Ｖ８，Ｖ９，Ｖ１０，Ｖ１１，Ｖ１
２，Ｖ１３，Ｖ１４，Ｖ１５が使用されており、これら
が、本発明の流体制御弁に相当する。

【００１５】次に、本実施の形態の流体制御弁について
説明する。本実施の形態の流体制御弁においては、図１
に示す静電塗装の原理を用いたフッ素樹脂コーティング
がなされている。すなわち、電気系統操作盤１１に接続
された静電ガン１４に対して、コンプレッサ１２から圧
縮空気を供給するとともに、粉体塗料供給機１３からフ
ッ素樹脂の粉体１５を供給する。その一方で、静電ガン
１４に対して、流体制御弁の接ガス部１６に電位差を設
けておく。このような状態にすれば、静電ガン１４で荷
電され高圧で噴き出されたフッ素樹脂の粉体１５が、流
体制御弁の接ガス部１６に付着するので、薄膜で均一な
フッ素樹脂の粉体１５のコーティングが細部にまでなさ
れることになる。

【００１６】尚、フッ素樹脂コーティングがなされる前
には、流体制御弁の接ガス部１６に対し、プライマーが
下塗りされる。

【００１７】図３は、図１の粉体静電塗装でフッ素樹脂
コーティングがなされたベローズ弁３０の部分断面図で
あり、図２で言えば、ベローズ弁（圧力制御弁）Ｖ１０
に相当するものである。図３に示すように、ベローズ弁
３０の接ガス部であり材質がＳＵＳ３１６Ｌのボディ３
１、バルブディスク３２、ベローズ３３などにフッ素樹
脂コーティングがなされている。

【００１８】図４は、粉体静電塗装でフッ素樹脂コーテ
ィングがなされたベローズ弁４０の部分断面図であり、
図２で言えば、ベローズ弁Ｖ７，Ｖ８，Ｖ９，Ｖ１１，
Ｖ１２，Ｖ１３，Ｖ１４，Ｖ１５に相当するものであ
る。図４に示すように、ベローズ弁４０の接ガス部であ
り材質がＳＵＳ３１６Ｌのボディ４１、バルブディスク
４２、ベローズ４３などにフッ素樹脂コーティングがな
されている。

【００１９】図５は、粉体静電塗装でフッ素樹脂コーテ
ィングがなされたダイアフラム弁５０の部分断面図であ
り、図２で言えば、ダイアフラム弁Ｖ４，Ｖ６に相当す
るものである。図５に示すように、ダイアフラム弁５０
の接ガス部であり材質がＳＵＳ３１６Ｌのボディ５１
と、ダイアフラム弁５０の接ガス部であり材質がＮｉ−
Ｃｏ合金のダイアフラムなどにフッ素樹脂コーティング
がなされている。尚、材質がＰＣＴＦＥ（フッ素樹脂）
の弁シート５２も、ダイアフラム弁５０の接ガス部であ
るが、耐食性に優れているので、フッ素樹脂コーティン
グがなされていない。

【００２０】以上詳細に説明したように、本実施の形態
の流体制御弁では、図１に示すように、静電ガン１４を
介して、金属製の接ガス部１６にフッ素樹脂の粉体１５
を粉体静電塗装することにより、接ガス部１６をフッ素
樹脂コーティングしており、接ガス部１６の隅々までフ
ッ素樹脂の粉体１５が塗られると同時に、金属製の接ガ
ス部１６の全表面にフッ素樹脂の粉体１５の層が形成さ
れるので、接ガス部１６の浸食と高真空領域の条件下で
のガスの透過を防止することができ、さらに、フッ素樹
脂１６の層を僅かにすることができるので、大型化・コ
スト高を抑えることもできる。

【００２１】もっとも、例えば、図３のベローズ弁３０
や図４のベローズ弁４０のように、ＳＵＳ３１６Ｌ製の
接ガス部の外部シール材がべローズ３３，４３である場
合には、ＳＵＳ３１６Ｌ製のべローズ３３，４３が開閉
動作時に伸縮するので、ＳＵＳ３１６Ｌ製のべローズ３
３，４３の全表面（ガスが接する面）に形成されたフッ
素樹脂の層に亀裂・剥離などが発生するおそれがある。
また、例えば、図５のダイアフラム弁５０のように、Ｎ
ｉ−Ｃｏ製の接ガス部の外部シール材がダイアフラム５
３である場合には、Ｎｉ−Ｃｏ製のダイアフラム５３が
開閉動作時に伸縮するので、Ｎｉ−Ｃｏ製のダイアフラ
ム５３の全表面に形成されたフッ素樹脂の層に亀裂・剥
離などが発生するおそれがある。

【００２２】しかしながら、図３のベローズ弁３０や、
図４のベローズ弁４０、図５のダイアフラム弁５０で
は、図１の粉体静電塗装によるフッ素樹脂コーティング
を用いて、ステンレス製のべローズ３３，４３やＮｉ−
Ｃｏ製のダイアフラム５３の全表面（ガスが接する面）
にフッ素樹脂の層を形成しており、ステンレス製のべロ
ーズ３３，４３やＮｉ−Ｃｏ製のダイアフラム５３の全
表面（ガスが接する面）に形成されたフッ素樹脂の層
は、薄膜性・均一性・付着性に優れていることから、亀
裂・剥離などの発生を防止することができる。

【００２３】また、図２の半導体製造装置の酸化拡散炉
の材料ガス供給システム及び廃ガス処理システムでは、
従来、ダイアフラム弁Ｖ４，Ｖ６や、ベローズ弁Ｖ７，
Ｖ８，Ｖ９，Ｖ１０，Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ１３，Ｖ１
４，Ｖ１５として、接ガス部の材料がステンレス鋼であ
るものや、接ガス部の材料がフッ素樹脂であるものが多
く使用されていた。従って、接ガス部の浸食と高真空領
域の条件下でのガスの透過を防止する要請や、大型化・
コスト高を抑える要請が強かった。この点、本実施の形
態では、図２の半導体製造装置の酸化拡散炉の材料ガス
供給システム及び廃ガス処理システムにおいて、図３の
ベローズ弁３０や、図４のベローズ弁４０、図５のダイ
アフラム弁５０を、ダイアフラム弁Ｖ４，Ｖ６や、ベロ
ーズ弁Ｖ７，Ｖ８，Ｖ９，Ｖ１０，Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ
１３，Ｖ１４，Ｖ１５として使用しているので、上述し
た効果は大きく発揮されることになる。

【００２４】また、図２の半導体製造装置の酸化拡散炉
の材料ガス供給システム及び廃ガス処理システムにおい
て、図３のベローズ弁３０や、図４のベローズ弁４０、
図５のダイアフラム弁５０を、ダイアフラム弁Ｖ４，Ｖ
６や、ベローズ弁Ｖ７，Ｖ８，Ｖ９，Ｖ１０，Ｖ１１，
Ｖ１２，Ｖ１３，Ｖ１４，Ｖ１５として使用すること
は、接ガス部の浸食や高真空領域の条件下でのガスの透
過などの、流体制御弁における問題から生じる制約から
解放され、材料ガスの選択・組合せなどの自由度が増す
ことから、今まで困難とされてきた半導体の薄膜の形成
が可能となる。

【００２５】尚、本発明は上記実施の形態に限定される
ものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が
可能である。例えば、本実施の形態の流体制御弁は、図
２に示すように、半導体製造装置の酸化拡散炉の材料ガ
ス供給システム及び廃ガス処理システムで使用されるも
のであるが、この点、半導体製造装置のＣＶＤ装置の材
料ガス供給システム及び廃ガス処理システムで使用され
ても、同様な効果を発揮することができる。

【００２６】また、本実施の形態の流体制御弁は、用途
・機能・構造などによって制限されることはなく、例え
ば、遮断弁、圧力制御弁、真空弁（負圧・陽圧を問わな
い）、ガス弁、集積弁、手動弁、空気圧駆動弁、電磁駆
動弁、モータ駆動弁などで実施することが可能である。

【００２７】

【発明の効果】本発明の流体制御弁では、金属製の接ガ
ス部にフッ素樹脂を粉体静電塗装することにより、接ガ
ス部をフッ素樹脂コーティングしており、接ガス部の隅
々までフッ素樹脂が塗られると同時に、金属製の接ガス
部の全表面にフッ素樹脂の層が形成されるので、接ガス
部の浸食とガスの透過を防止することができ、さらに、
フッ素樹脂コーティングされた接ガス部の強度を金属で
保持することが可能となって、フッ素樹脂の層を僅かに
することができるので、大型化・コスト高を抑えること
もできる。

【００２８】また、金属製の接ガス部の外部シール材が
べローズ又はダイアフラムである場合には、金属製の接
ガス部の外部シール材が開閉動作時に伸縮するので、金
属製の接ガス部の外部シール材の全表面に形成されたフ
ッ素樹脂の層に亀裂・剥離などが発生するおそれがある
が、この点、本発明の流体制御弁では、粉体静電塗装に
よるフッ素樹脂コーティングを用いて、金属製の接ガス
部の外部シール材の全表面にフッ素樹脂の層を形成して
おり、金属製の接ガス部の外部シール材の全表面に形成
されたフッ素樹脂の層は薄膜性・均一性・付着性に優れ
ていることから、亀裂・剥離などの発生を防止すること
ができる。

【００２９】また、半導体製造装置の酸化拡散炉又はＣ
ＶＤ装置では、接ガス部の材料がステンレス鋼である流
体制御弁や、接ガス部の材料がフッ素樹脂である流体制
御弁が多く使用されており、接ガス部の浸食とガスの透
過を防止する要請や、大型化・コスト高を抑える要請が
強いことから、本発明の流体制御弁を、半導体製造装置
の酸化拡散炉又はＣＶＤ装置で使用すれば、上述した効
果は大きく発揮されることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の流体制御弁の接ガス部を粉体静電塗装
する原理を示した図である。

【図２】本発明の流体制御弁が使用された半導体製造装
置の酸化拡散炉の材料ガス供給システム及び廃ガス処理
システムの概要を示した図である。

【図３】本発明の流体制御弁の一例を示した部分断面図
である。

【図４】本発明の流体制御弁の一例を示した部分断面図
である。

【図５】本発明の流体制御弁の一例を示した部分断面図
である。

【符号の説明】

１２コンプレッサー１３粉体塗料供給機１４静電ガン１５フッ素樹脂の粉体１６接ガス部３１，４１，５１ボディ３２，４２バルブディスク３３，４３べローズ５３ダイアフラム２１酸化拡散炉の反応室３０，４０ダイアフラム弁５０べローズ弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松岡祐二愛知県春日井市堀ノ内町850番地シーケーディ株式会社春日井事業所内 (72)発明者鈴木茂晴愛知県春日井市堀ノ内町850番地シーケーディ株式会社春日井事業所内Ｆターム(参考） 3H051 AA01 BB06 CC02 DD02 DD03 EE08 FF01 5F045 AA03 AA20 BB08 EE01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属製の接ガス部にフッ素樹脂を粉体静
電塗装することにより、前記接ガス部をフッ素樹脂コー
ティングしたこと、を特徴とする流体制御弁。
【請求項２】請求項１に記載する流体制御弁であっ
て、前記接ガス部の外部シール材としてべローズが用いられ
たこと、を特徴とする流体制御弁。
【請求項３】請求項１に記載する流体制御弁であっ
て、前記接ガス部の外部シール材としてダイアフラムが用い
られたこと、を特徴とする流体制御弁。
【請求項４】請求項１乃至請求項３のいずれか一つに
記載する流体制御弁であって、前記接ガス部の材質がステンレス鋼であること、を特徴
とする流体制御弁。
【請求項５】請求項１乃至請求項３のいずれか一つに
記載する流体制御弁であって、前記接ガス部の材質がアルミニウム又はアルミニウム合
金であること、を特徴とする流体制御弁。
【請求項６】請求項１乃至請求項５のいずれか一つに
記載する流体制御弁であって、半導体製造装置の酸化拡散炉又はＣＶＤ装置で使用され
ること、を特徴とする流体制御弁。